[發明專利]兩相交錯飛跨電容三電平變換器預充電電路以及變換器

在審

• 申請號: 202110650666.1
• 申請日: 2021-06-10
• 公開（公告）號: CN113364260A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 畢愷韜;李建飛;姜正茂;羅劼;劉德龍;陳保群;李丹
• 申請（專利權）人: 上能電氣股份有限公司
• 主分類號: H02M1/34
• 分類號: H02M1/34;H02M1/36;H02M3/158
• 代理公司: 深圳盛德大業知識產權代理事務所(普通合伙) 44333
• 代理人: 賈振勇

本發明提供了兩相交錯飛跨電容三電平變換器預充電電路，包括：第一開關、第二開關、第三開關、第四開關和緩沖電阻，第一開關的一端與正母線連接，第一開關的另一端與緩沖電阻的一端連接，緩沖電阻的另一端用于與第一飛跨電容的正極連接，第二開關的一端用于與第一飛跨電容的負極連接，第二開關的另一端用于與第一電容單元連接，第三開關用于與第二飛跨電容的負極連接，第四開關的一端與第三開關連接，第四開關的另一端與負母線連接，第一開關至第四開關閉合形成充電回路用于對第一飛跨電容和第二飛跨電容進行預充電。本發明的預充電電路通過閉合第一開關至第四開關形成充電回路對第一飛跨電容和第二飛跨電容充電，結構簡單。

技術領域

本發明屬于電力電子技術領域，尤其涉及一種兩相交錯飛跨電容三電平變換器預充電電路以及變換器。

背景技術

兩相交錯飛跨電容三電平變換器常用于儲能系統中，以實現能量在儲能設備及直流電網間的雙向變換。一般在變換器的系統運行前，需要對變換器中的飛跨電容進行預充電至輸入電壓值的一半，完成軟啟動運行，避免電路拓撲中的功率半導體器件在導通的瞬間出現過壓損壞。

相關技術中，常用的軟啟動方式包括兩大類，第一種是增設外部充電電源，利用外部電源為飛跨電容單獨充電，飛跨電容的電壓值達到輸入側電壓一半時，停止對飛跨電容充電，并將外部增設的預充電電路從變換器的主電路中切除，完成變換器系統的軟啟動；第二種是直接利用電網或儲能設備的能量對飛跨電容進行預充電，需要對電路拓撲進行改進，增加軟啟動開關，通常需要在飛跨電容與主電路的連線中增加開關或功率半導體器件。第一種方式實現簡單但是需要增加額外的預充電電路，導致變換器系統的設計和結構復雜化，第二種方式所增加的開關或者功率半導體器件在軟啟動完成后成為電路拓撲的一部分，因此對增加的開關或功率半導體器件的功率等級有要求，長期以往會影響變換器系統的使用壽命。

發明內容

本發明提供一種兩相交錯飛跨電容三電平變換器預充電電路，無需更改變換器自身的結構，能夠實現同時對所有飛跨電容進行預充電，且結構簡單。

本發明是這樣實現的，一種兩相交錯飛跨電容三電平變換器預充電電路，包括：

第一開關、第二開關、第三開關、第四開關以及緩沖電阻，所述第一開關的一端與正母線連接，所述第一開關的另一端與所述緩沖電阻的一端連接，所述緩沖電阻的另一端分別用于與兩相交錯飛跨電容三電平變換器的所有第一飛跨電容的正極連接，所述第二開關的一端分別用于與所有所述第一飛跨電容的負極連接，所述第二開關的另一端用于與兩相交錯飛跨電容三電平變換器的第一電容單元連接，所述第三開關分別用于與兩相交錯飛跨電容三電平變換器的所有第二飛跨電容的負極連接，所述第四開關的一端與所述第三開關連接，所述第四開關的另一端與負母線連接，所述第一開關、第二開關、第三開關、第四開關閉合形成充電回路用于對所有所述第一飛跨電容以及第二飛跨電容進行預充電。

更進一步地，所述兩相交錯飛跨電容三電平變換器預充電電路還包括第一鉗位二極管，所述第一鉗位二極管與所述第一飛跨電容一一對應設置，所述第一鉗位二極管的正極用于與所述第一飛跨電容的負極連接，所述第一鉗位二極管的負極與所述第二開關的一端連接，所述第二開關的另一端用于與所述第一電容單元的中間電位點連接。

更進一步地，所述兩相交錯飛跨電容三電平變換器預充電電路還包括第一二極管，所述第一二極管與所述第一飛跨電容一一對應設置，所述第一二極管的正極與所述緩沖電阻的一端連接，所述第一二極管的負極用于與所述第一飛跨電容的正極連接。

更進一步地，所述兩相交錯飛跨電容三電平變換器預充電電路還包括第五開關以及第二鉗位二極管，所述第五開關的一端用于與第二電容單元的中間電位點連接，所述第五開關的另一端與所述第二鉗位二極管的負極連接，所述第二鉗位二極管的正極連接于所述第三開關與第四開關之間。

本發明還提供一種變換器，包括：